7.1 行星的运动-2023-2024学年高一物理同步精讲课件（人教版2019必修第二册）

7.1 行星的运动 两种学说 开普勒定律 开普勒定律的近似 目录 CONTENTS 1 2 3 一、两种学说 地 心 说 日 心 说 代表人物：托 勒 密 地球是宇宙的中心, 一切行星围绕地球做圆周运动。 地 心 说 代表人物：哥白尼 太阳是宇宙的中心, 一切行星都围绕太阳运动。 日 心 说 丹麦天文学家第谷 —观测大师 哥白尼之后，第谷连续20年对行星的位置进行了较仔细的测量，大大提高了测量的精确程度。在第谷之前，人们测量天体位置的误差大约是10’，第谷把这个不确定性减小到2’。得出行星绕太阳做匀速圆周运动的模型。 德国天文学家开普勒 —数学天才 德国的物理学家开普勒继承和总结了他的导师第谷的全部观测资料及数据，他得到的结果与第谷的观察数据相差8’，而当时第谷公认的误差为2’。开普勒经过20年的研究和四年多的刻苦计算，先后否定了19种设想，最后终于计算出行星绕太阳运动的轨迹为椭圆，并总结为行星运动三大定律。 所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。 1.开普勒第一定律(轨道定律)： 二、开普勒定律 相关数学知识： 椭圆 2.开普勒第二定律(面积定律)： 对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间里内扫过的面积相等。 可以推证，当行星离太阳比较近时，运动速度比较快，而离太阳比较远时速度比较慢，这也就是在地理中所提到的，在近日点速度大于远日点速度。 3.开普勒第三定律(周期定律)： 所有行星轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比都相等。 k是一个和星系的中心天体质量有关的物理量，同一星系中各行星的k值相同，比如太阳系中八大行星的k值都相同；不同星系因中心天体不同，则不同星系中的行星的k值不同。 a 行星 半长轴(×106km) 公转周期(天) K值 水星 57 87.97 3.36×1018 金星 108 225 3.36×1018 地球 149 365 3.36×1018 火星 228 687 3.36×1018 木星 778 4333 3.36×1018 土星 1426 10759 3.36×1018 天王星 2870 30660 3.37×1018 海王星 4498 60148 3.37×1018 同步卫星 0.0424 1.0 月球 0.3844 27.3 1.02×1013 1.02×1013 虽然，行星的运动是椭圆轨道，运动速度大小不断的变化，但实际上，大多数行星的轨道与圆十分接近，所以在中学阶段的研究中能够按圆处理。因此，在高中阶段： ①大多数行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心。 ②对某一行星来说，它绕太阳做圆周运动的角速度（线速度）大小不变，即行星做匀速圆周运动。 ③所有行星轨道半径的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等，即。 总体来说，在高中阶段，就是变速椭圆运动作为匀速圆周运动处理，对应的半长轴即为圆的半径。 三、高中阶段对行星运动的近似 【正确答案】D 例1 如图所示，火星和地球都在围绕着太阳旋转，其运行轨道是椭圆。根据开普勒行星运动定律可知（　　） A．太阳位于地球运行轨道的中心 B．地球靠近太阳的过程中，运行速率减小 C．火星远离太阳的过程中，它与太阳的连线在相等时间内扫过的面积逐渐增大 D．火星绕太阳运行一周的时间比地球的长 练一练： 例2 关于行星绕太阳运动的下列说法中正确的是（ ） A、所有行星都在同一椭圆轨道上绕太阳运动。 B、行星绕太阳运动时太阳位于行星轨道的中心处。 C、离太阳越近的行星运动周期越长。 D、所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期 的二次方的比值都相等。 D 练一练： 行星绕恒星的运动轨道如果是圆形，那么运行周期T的平方与轨道半径r的三次方的比为常数，设T2/r3=k,则常数k的大小( ) A . 只与恒星的质量有关 B. 与恒星的质量及行星的的质量有关 C. 只与行星的质量有关 D. 与恒星的质量及行星的的速度有关 A 练一练： 已知月球绕地球运行轨道可以视为圆，其轨道半径为R，公转周期为T，地球自转周期为T1，若发射一颗定点于赤道上空并与地面保持相对静止的卫星，试求卫星轨道半径？ 解析：卫星和地球保持相对静止则卫星公转周期为T1，设其轨道半径为R1 利用开普勒第三定律得： 解得： 人类一直不断地对宇宙追求探索着，关于宇宙天体学说正确的是（　　） A．日心说代表人物是托勒密 B．地心说是正确的，